近年來，我國的啤酒需求量日趨增長，為適應(yīng)這一市場需求，國內(nèi)各啤酒生產(chǎn)廠家都在努力擴大生產(chǎn)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)質(zhì)量。隨著啤酒生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，過程參數(shù)和控制回路逐漸增多，對企業(yè)的綜合信息管理，生產(chǎn)過程的自動化控制提出了更高的要求，使得目前生產(chǎn)線采用人工巡視各個控制點的情況，發(fā)現(xiàn)問題再加以手工調(diào)節(jié)的方式遠遠不能滿足啤酒生產(chǎn)規(guī)模日益增大，罐裝質(zhì)量、罐裝精度日益提高的要求（這樣的人工巡檢存在一定的不確定因素，如操作人員發(fā)現(xiàn)問題的時間延遲、眼睛觀察的誤差、工人的責(zé)任心等都影響罐裝過程各參數(shù)的度）。因此開發(fā)啤酒罐裝生產(chǎn)線的自動監(jiān)控系統(tǒng)顯得尤為重要。

鑒于上述原因，開發(fā)的"啤酒罐裝過程的監(jiān)控系統(tǒng)"，該系統(tǒng)為集團網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、監(jiān)控技術(shù)、監(jiān)測技術(shù)于一體的計算機監(jiān)控系統(tǒng)。各測控點的過程參數(shù)、生產(chǎn)流程的動態(tài)圖形以及動態(tài)圖像實時顯示在罐裝監(jiān)視操作站的計算機屏幕上，各級調(diào)節(jié)決策人員可以及時了解生產(chǎn)作業(yè)進程情況，理順各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)，統(tǒng)計分析每日的生產(chǎn)進度，準確判斷事故發(fā)生的原因，提高勞動生產(chǎn)率。通過該系統(tǒng)的形象直觀、人機交互的工作方式可提高對突發(fā)事件的監(jiān)視、識別能力。

1．啤酒的罐裝工藝

啤酒是一種含氣飲料，為了防止罐裝過程中CO2氣體的損失，在罐裝過程中所采用的罐裝方法為等壓罐裝法，即先向包裝容器中充氣，使容器內(nèi)壓力與貯液缸內(nèi)的液體灌入容器內(nèi)。貯液缸是全封閉的，它由貯液室、背壓氣室、回氣室三室組成。在往貯液缸內(nèi)輸送液體之前，先往貯液缸內(nèi)通入壓縮氣體（無菌空氣或CO2），使貯液缸的氣室保持一定的壓力（0.1~0.9Mpa），該氣體壓力必須等于或稍高于液體物料中CO2溶解量的飽和壓力，使料中的CO2溶解。等壓罐裝法可以減少CO2的損失，保持含氣飲料的風(fēng)味和質(zhì)量，并能防止罐裝中過量泛泡，保證包裝劑量準確。大型較為*的罐裝設(shè)備都采用了旋轉(zhuǎn)型全自動罐裝壓蓋機。其罐裝過程是：空瓶經(jīng)過全自動清洗機清洗完畢，通過傳送帶輸?shù)焦扪b區(qū)，進入罐裝壓蓋機的運轉(zhuǎn)流程，在星型撥輪的作用下，瓶子經(jīng)歷了上升、密封、充CO2氣體、灌入啤酒、下降等過程，再經(jīng)過星型撥輪的工作，進入壓蓋機進行壓蓋，然后通過傳送帶送出罐裝區(qū)。

在罐裝過程中的一些技術(shù)參數(shù)指標是：

啤酒的zui高罐裝溫度為4℃；
通用型啤酒瓶的罐裝壓力不低于0.5Mpa，啤酒型的罐裝壓力不低于0.35Mpa；
包裝過程中瓶損率低于0.5%；
CO2損失率不大于0.1；
壓蓋合格率不低于99.5%；
控制系統(tǒng)應(yīng)保證無瓶和破瓶不罐裝；
壓蓋工位無瓶不下蓋。

2、系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計

啤酒罐裝生產(chǎn)線由監(jiān)視操作站、現(xiàn)場計算機服務(wù)器、數(shù)據(jù)I/O控制板、PLC、傳感器、變送器、執(zhí)行機構(gòu)等組成，如圖1所示。

該系統(tǒng)的工作原理是：將傳感器、接近開關(guān)現(xiàn)場儀表的數(shù)據(jù)上傳給PLC或數(shù)據(jù)測控板，經(jīng)過預(yù)定的程序控制或算法調(diào)節(jié)來控制執(zhí)行機構(gòu)的工作，已達到閉環(huán)反饋控制的目的。同時，PLC或數(shù)據(jù)I/O測控板內(nèi)的實時數(shù)據(jù)也會經(jīng)現(xiàn)場計算機服務(wù)器和監(jiān)視工作站之間的通信，將實時數(shù)據(jù)送入監(jiān)視工作站，在監(jiān)視工作站的監(jiān)控畫面上實時顯示出來。該系統(tǒng)可以運行在Ethernet網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的網(wǎng)上，使用戶能實現(xiàn)上、下位機以及更高層次的廠級局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)。該系統(tǒng)采用了雙機熱備份技術(shù)，所謂雙機熱備就是主機和從機通過TCP/IP網(wǎng)絡(luò)連接，正常情況下主機處于工作狀態(tài)，從機處于監(jiān)視狀態(tài)，一旦從機發(fā)現(xiàn)主機異常，從機將會在很短的時間內(nèi)代替主機，進行實時監(jiān)控并保存歷史數(shù)據(jù)，當(dāng)主機修復(fù)，重新啟動后，從機監(jiān)測到初級的恢復(fù)，會自動將主機丟失的數(shù)據(jù)拷貝給主機。同時從機將重新處于監(jiān)視狀態(tài)。

3、監(jiān)控系統(tǒng)的軟件設(shè)計

本監(jiān)控系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集與控制于一體，上位灌裝監(jiān)視操作站上運行的畫面是采用組態(tài)軟件KingView5.1版開發(fā)的應(yīng)用程序。

（1）組態(tài)王軟件簡介

組態(tài)王是國內(nèi)*家較有影響的組態(tài)軟件開發(fā)公司，它提供了資源管理器式的操作主界面，并且提供了多種硬件驅(qū)動程序，它運行在Windows98/NT環(huán)境下，具有強大的圖形編輯功能，豐富的動畫連接方式，實時數(shù)據(jù)庫操作能力，強大的語言編程、快捷方便的動態(tài)數(shù)據(jù)交換（DDE）和與外部設(shè)備之間進行的數(shù)據(jù)交換（I/O）服務(wù)。"組態(tài)王"軟件包由工程瀏覽器（TouchExplore）和畫面運行系統(tǒng)（TouchView）兩部分組成。

工程瀏覽器為開發(fā)環(huán)境，它的功能是開發(fā)監(jiān)控畫面，將所需監(jiān)控的工藝流程模擬于開發(fā)平臺上，并將各自的屬性進行設(shè)置和將其相應(yīng)的數(shù)據(jù)動態(tài)連接。

畫面運行系統(tǒng)為在線過程監(jiān)控環(huán)境，將工程瀏覽器中開發(fā)的監(jiān)控畫面與實時數(shù)據(jù)建立連接，并依據(jù)各自的數(shù)據(jù)進行動態(tài)交換，以顯示現(xiàn)場的進展狀況，并可動態(tài)改變程序中的預(yù)設(shè)值。

（2）系統(tǒng)軟件的設(shè)計過程

在現(xiàn)代集成監(jiān)控系統(tǒng)中，要求任何大中型控制系統(tǒng)具備形象、直觀、良好的人機交互界面。我們充分利用了KingView5.1版的功能，按照系統(tǒng)的監(jiān)控要求構(gòu)造了系統(tǒng)工程圖形，設(shè)計了監(jiān)控畫面。在罐裝生產(chǎn)監(jiān)視站上運行的監(jiān)控系統(tǒng)，由若干個監(jiān)測畫面組成。我們本著方便、實用、功能完善的思想編寫。其系統(tǒng)框圖如圖3所示。

a.罐裝監(jiān)控主畫面的設(shè)計

根據(jù)啤酒罐裝的工藝流程，利用KingView5.1提供的豐富的圖庫和編輯工具，繪出形象直觀的罐裝生產(chǎn)主畫面，從主畫面上可以顯示系統(tǒng)的概況，如啤酒罐裝機貯液缸內(nèi)壓力、液位，送酒閥的開度，操作員的操作級別，貯液缸內(nèi)壓力、液位的實時變化曲線、棒圖等。

b.構(gòu)造數(shù)據(jù)庫

在構(gòu)造數(shù)據(jù)庫之前，首先要對外部數(shù)據(jù)交換設(shè)備（如I/O板卡，PLC智能儀表，智能模塊等）進行設(shè)置，設(shè)置這些外部設(shè)備的通信方式、設(shè)備地址及設(shè)備的邏輯名，然后構(gòu)造數(shù)據(jù)庫。在構(gòu)造數(shù)據(jù)庫時，可以根據(jù)傳感器、驅(qū)動器等數(shù)據(jù)變量I/O輸入輸出交換的類型。定義為內(nèi)存離散變量、I/O離散變量、內(nèi)存實型變量、I/O整型變量、內(nèi)存字符串變量、I/O字符串變量等。在本系統(tǒng)中將貯液缸內(nèi)的液位、壓力定義為I/O實型變量，并與輸入設(shè)備相連接接收傳感器輸入的信號。

c.建立動畫連接

為了實時監(jiān)測啤酒罐裝生產(chǎn)過程各個變量的變化情況，需要建立畫面的圖素與數(shù)據(jù)庫之間的相對關(guān)系，如建立貯液缸內(nèi)液位、壓力隨著數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)變量的變化關(guān)系，這樣就可實時地將傳感器上取得的數(shù)據(jù)在罐裝監(jiān)視操作站地屏幕上顯示出來，形象直觀地反映出罐裝生產(chǎn)過程中各控制點的狀態(tài)。

d.建立報警窗口

報警窗口用以反映變量的不正常變化，自動對需要報警的變量進行監(jiān)測，當(dāng)發(fā)生異常時，要在報警窗口中顯示出來。報警窗口分為實時報警窗口和歷史報警窗口，實時報警窗口只顯示當(dāng)時的報警事件，要查閱歷史報警事件只能通過歷史報警窗口。

報警功能根據(jù)罐裝過程中貯液缸內(nèi)的液壓、壓力等輸入量的高低，與系統(tǒng)預(yù)設(shè)值相比較的偏差、變化率等因素的變化進行報警，并將報警的原因、報警信息連同操作者的姓名及操作過程同時記錄下來，以便事后追憶和分析，利用組態(tài)王提供的多種報警方式可以方便地實現(xiàn)上述報警功能。

e.建立趨勢曲線

趨勢曲線用來反映數(shù)據(jù)變量隨時間的變化情況，能細致地描繪出生產(chǎn)過程值的每次變化，并以曲線方式顯示一段時間內(nèi)的生產(chǎn)狀態(tài)和趨勢。趨勢曲線分實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線，實時趨勢曲線上的數(shù)據(jù)隨時間的變化一目了然，能快速反應(yīng)數(shù)據(jù)變量的新變化；歷史趨勢曲線則完成歷史數(shù)據(jù)的察看工作，在罐裝監(jiān)控系統(tǒng)中建立了貯液缸內(nèi)液位、壓力的實時趨勢曲線和歷史趨勢曲線。

f.系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置

為了滿足全自動罐裝壓蓋機在不同條件下可以罐裝多種飲料以及罐裝參數(shù)實時調(diào)整的要求，在罐裝監(jiān)控系統(tǒng)中設(shè)計了系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置界面，通過該界面可以選擇罐裝飲料的種類設(shè)置，進行貯液缸內(nèi)壓力、液位的設(shè)置、全自動罐裝壓蓋機主電機轉(zhuǎn)速等參數(shù)設(shè)置。

g.生成數(shù)據(jù)報告

數(shù)據(jù)報告是對生產(chǎn)過程中變量狀態(tài)的紀錄和反映，它以一定的格式輸出用戶的變量值和其他信息。通過數(shù)據(jù)報告可以了解生產(chǎn)過程中變量狀態(tài)信息、啤酒的生產(chǎn)情況，將所需要的報告打印出來，可方便的進行查詢和分析。利用KingView5.1可以設(shè)計實時數(shù)據(jù)報告和歷史數(shù)據(jù)報告兩種形式。實時數(shù)據(jù)報告可以實時地將當(dāng)前數(shù)據(jù)變量安報告格式生成報告文件；歷史數(shù)據(jù)報告用以數(shù)據(jù)紀錄文件的變量值，用戶可以把過去一段時間內(nèi)的歷史數(shù)據(jù)變量取出，生成一個數(shù)據(jù)報告文件。

h.安全防護設(shè)計

為了增強系統(tǒng)工程的安全性，防止人為造成的生產(chǎn)事故，對罐裝生產(chǎn)監(jiān)控系統(tǒng)的一些操作權(quán)限大于系統(tǒng)設(shè)置的權(quán)*，此操作者對于系統(tǒng)的操作才是合法的。
 



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